現像装置及び画像形成装置
【課題】本発明の目的は、現像容器内に二成分現像剤を補給し、現像容器内から余剰現像剤を排出させる現像装置において、搬送スクリューの回転速度を上げることなく、現像容器内の現像剤の量に安定的に維持することである。
【解決手段】キャリアとトナーを含む現像剤を収容し前記現像剤の循環経路を構成する現像室２ｅと攪拌室２ｆとに仕切られた現像容器２と、前記現像室２ｅ内の現像剤を担持して搬送する現像スリーブ３と、前記現像容器２への現像剤の補給に伴う余剰現像剤を前記現像容器２から排出するための排出口２ｄと、前記現像容器２内の現像剤を攪拌しながら循環搬送するための搬送スクリュー２ａ，２ｂと、を有する現像装置１であって、前記排出口２ｄに隣接する搬送スクリュー２ｂは、螺旋状の羽根２２を複数条（羽根２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ）有する多条スクリューであることを特徴とする。
【解決手段】キャリアとトナーを含む現像剤を収容し前記現像剤の循環経路を構成する現像室２ｅと攪拌室２ｆとに仕切られた現像容器２と、前記現像室２ｅ内の現像剤を担持して搬送する現像スリーブ３と、前記現像容器２への現像剤の補給に伴う余剰現像剤を前記現像容器２から排出するための排出口２ｄと、前記現像容器２内の現像剤を攪拌しながら循環搬送するための搬送スクリュー２ａ，２ｂと、を有する現像装置１であって、前記排出口２ｄに隣接する搬送スクリュー２ｂは、螺旋状の羽根２２を複数条（羽根２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ）有する多条スクリューであることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャリアとトナーのニ成分からなる現像剤を用いる現像装置に関し、特に現像剤の補給に伴う余剰現像剤を排出する現像装置及びこの現像装置を有する複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、乾式現像方式において、非磁性トナーと磁性キャリアとを混合して現像剤として使用する二成分現像方式が広く利用されている。
【０００３】
二成分現像方式は現在提案されている他の現像方式と比較して、画質の安定性や装置の耐久性などの長所を備えている一方、長期使用による現像剤の劣化、特にキャリアの劣化が不可避であった。
【０００４】
そこでキャリアとトナーの二成分からなる現像剤を現像容器内に補給して帯電性能の低下した劣化現像剤を現像容器より排出し、帯電性能の低下を抑制できるようにした現像装置が提案されている。
【０００５】
たとえば特許文献１によると、消費されるトナーの補給とは別に新しいキャリアを現像容器内に補給している。更に補給に伴う現像容器内の余剰現像剤を、現像容器に設けた排出口から排出し、現像容器内の現像剤の量を一定に保つようにしている。このようにキャリアを含む現像剤の補給と余剰現像剤の排出が繰り返し行われることによって現像容器内の新旧現像剤の置換が行われていく。これにより現像剤の帯電性能を維持し、画質の低下を抑えるようにしている。
【０００６】
【特許文献１】特公平２−２１５９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、従来の現像装置では、図３に示すように、現像容器内の現像剤が、回転軸２１に螺旋状の羽根２２が設けられた搬送スクリューによって攪拌しながら搬送されている。このため、現像容器内の現像剤の剤面（上面）は、搬送スクリューの螺旋状の羽根２２の形状に起因し、波状の凹凸を形成する。この剤面の凹凸間の高さの差（以下、凹凸差という）は、温湿度や現像剤の劣化状態が変動して現像剤の流動性が変動すると、これに伴って変化する。例えば、現像剤の流動性が高くなると剤面の凹凸差は小さくなり、流動性が低くなると剤面の凹凸差は大きくなる。この剤面の凹凸の高さを平均した平均剤面高さが、現像容器内の現像剤の総量を決定する要因となるが、現像容器内の現像剤の剤面の上限は排出口２ｄの位置で規定されている。このため、剤面の凹凸差が小さい場合に比べて、凹凸差が大きい場合の方が、現像容器内の現像剤が排出口２ｄから排出された際の剤面の凹凸差の変動が大きくなる。よって現像剤の剤面の凹凸差が大きい場合の方が、現像容器内の現像剤の総量の変動も大きくなる。現像容器内の現像剤の総量の変動が大きいと、その変動に倣って現像容器内におけるトナーへの帯電性能が大きく変化するため、現像装置における現像性能が不安定になってしまうという問題がある。従って、剤面の凹凸差が大きい程、現像装置の現像性能が不安定になり易くなる。
【０００８】
一方、前述した現像容器内の現像剤の剤面の凹凸差を小さくするために、搬送スクリューの羽根２２のピッチＬを小さくすることが考えられる。しかしながら、搬送スクリューのピッチを小さくするだけでは、搬送スクリューの１回転あたりの現像剤の搬送量が低下してしまう。このため、搬送スクリューのピッチを小さくしても、現像剤の搬送量を低下させないようにする（例えばピッチを小さくする前と同量の現像剤を搬送する）には、搬送スクリューの回転を速くしなければならない。しかし、搬送スクリューの回転を高速にすると、搬送スクリューの軸受部との摩擦のために現像装置内の昇温につながり、軸受部にトナーが融着するなどして搬送スクリューがロックしてしまう恐れがある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、現像容器内に二成分現像剤を補給し、現像容器内から余剰現像剤を排出させる現像装置において、搬送スクリューの回転速度を上げることなく、現像容器内の現像剤の量に安定的に維持することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明は、キャリアとトナーを含む現像剤を収容し前記現像剤の循環経路を構成する現像室と攪拌室とに仕切られた現像容器と、前記現像室内の現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、前記現像容器への現像剤の補給に伴う余剰現像剤を前記現像容器から排出するための排出口と、前記現像容器内の現像剤を攪拌しながら循環搬送するための搬送部材と、を有する現像装置であって、前記排出口に隣接する搬送部材は、螺旋状の羽根を複数条有する多条スクリューであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、現像容器内の現像剤の流動性が変化しても、搬送部材の回転速度を上げることなく、現像容器内の現像剤の量を安定的に維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１３】
〔第１実施形態〕
第１実施形態に係る現像装置を有する画像形成装置について説明する。
【００１４】
まず、図５を用いて、画像形成装置全体の動作について説明する。画像形成装置は、像担持体として、ドラム状の電子写真感光体（以下、感光ドラムという）１２８を有する。感光ドラム１２８はその表面が帯電器１２１によって帯電される。帯電された感光ドラム１２８の表面をレーザ１２２によって露光することで、感光ドラム１２８上に静電潜像が形成される。この潜像を現像装置１によって現像することで感光ドラム１２８上に現像剤像（トナー像）が形成される。
【００１５】
このトナー像は、転写帯電器１２３による転写バイアスによって、転写ベルト１２４によって搬送される記録紙（記録媒体）１２７に転写される。トナー像が転写された記録紙１２７は転写ベルト１２４から剥離され、定着器１２５によって加圧及び加熱され、永久画像を得る。なお、転写後に感光ドラム１２８上に残ったトナーはクリーナ１２６により除去され、次の画像形成に備える。
【００１６】
次に図１を用いて、現像装置１について詳しく説明する。
【００１７】
現像装置１は、非磁性トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤を収容する現像容器２を有している。ここでは、現像容器２に収容された二成分現像剤の混合比は重量比でおよそ１：９程度となっている。この比はトナーの帯電量、キャリアの粒径、画像形成装置の構成などで適正に調整されるべきものであって、必ずしもこの数値に限定されるものではない。
【００１８】
現像装置１は、感光ドラム１２８に対向した現像領域が開口しており、この開口部に一部露出するようにして現像剤担持体である現像スリーブ３が回転可能に配置されている。現像スリーブ３は、非磁性材料で構成され、磁界発生手段である固定のマグネットローラ４を内包している。現像スリーブ３は、現像動作時には図１の矢印方向に回転し、現像容器２内の二成分現像剤を層状に保持して感光ドラム１２８と対向する現像領域に搬送し、感光ドラム１２８に形成されている静電潜像を現像する。静電潜像を現像した後の現像剤は、現像スリーブ３の回転にしたがって搬送され、現像容器２内に回収される。なお、現像スリーブ３に保持された二成分現像剤は、規制ブレード２ｈによって層厚が規制されて現像領域に搬送される。
【００１９】
現像容器２は、隔壁２ｇによって現像室と撹拌室とに仕切られ、現像剤の循環経路を構成している。現像容器２において、現像スリーブ３に近い側が現像室２ｅであり、遠い側が攪拌室２ｆである。前記現像スリーブ３は現像室内の現像剤を担持して搬送する。現像室２ｅには、第一の搬送部材である第一搬送スクリュー２ａが配置されている。攪拌室２ｆには、第二の搬送部材である第二搬送スクリュー２ｂが配置されている。現像容器２内の現像剤は、第一搬送スクリュー２ａ及び第二搬送スクリュー２ｂにより混合撹拌されながら、現像容器２内を循環搬送される。ここでは、現像剤は、現像室２ｅ側では第一搬送スクリュー２ａによって図１の手前側から奥側に搬送され、攪拌室２ｆ側では第二搬送スクリュー２ｂによって図１の奥側から手前側に搬送されて、現像容器２内を循環搬送される。
【００２０】
この現像容器２には、現像剤カートリッジ５の補給容器５ａからトナーとキャリアを含んだ二成分現像剤が適宜補給される。この補給現像剤のトナー及びキャリアの混合比は、重量比で９：１程度であるが、特にこの数値に限定されるものではない。即ち補給現像剤は、現像容器２内の二成分現像剤の混合比に対してトナー量が圧倒的に多く、画像形成によって消費されたトナーを補う際に、微量のキャリアを徐々に補給していくことになる。
【００２１】
補給される現像剤のキャリアの比が多くなれば同じ量のトナー補給でキャリアの入れ替わり量が多くなり、現像装置１内の二成分現像剤はフレッシュな状態に近づくが、その分キャリアの消費量が多くなる。このため、それぞれの装置において適当な混合比を別途定めるのが好ましい。
【００２２】
画像形成によるトナーの消費とトナー補給量制御手段（不図示）による現像剤の補給を繰り返すと、現像容器２内にはトナー補給時に共に補給されたキャリアが増加する。二成分現像剤のトナー濃度はトナー補給量制御手段によって略一定に保たれているので、現像容器２内の現像剤量が増加することになる。この現像容器２内において過剰になった二成分現像剤は、現像容器２の攪拌室２ｆに設けられた現像剤排出口２ｄから排出され、補給容器５ａと一体化された回収容器５ｂに回収される。
【００２３】
ここで、現像剤の補給と、現像剤の回収について詳しく説明する。
【００２４】
図１に示すように、補給トナー及びキャリアが収容された補給容器５ａと現像容器２内の過剰現像剤（余剰現像剤）を回収するための回収容器５ｂとは、一体化されて現像剤カートリッジ５を構成している。
【００２５】
現像剤カートリッジ５は、図２に示すように、補給容器部分である略円筒形の補給現像剤収容部５ａと、回収容器部分である回収現像剤収容部５ｂとで構成され、画像形成装置本体から容易に脱着可能である。
【００２６】
現像剤カートリッジ５を画像形成装置に手前側から挿入すると、シャッター機構６ｄがスライドして、現像容器２側の現像剤排出口２ｄと対向する現像剤回収口６ｂが開口する。更に現像剤カートリッジ５の手前側の把手５ｃを右側にひねることで、回収現像剤収容部５ｂが画像形成装置本体に固定されたまま補給現像剤収容部５ａが回転し、現像容器２側の現像剤補給口２ｉと連絡した現像剤補給口６ａが開口する。
【００２７】
尚、現像剤カートリッジ５を画像形成装置から離脱する際には把手５ｃを左側にひねることで両補給口６ａ，２ｉが閉じ、内包する粉体（現像剤）が外部にもれることはない。
【００２８】
また、補給現像剤収容部５ａ内には、現像剤を攪拌するための攪拌部材７が内蔵されている。攪拌部材７は樹脂フィルムなどを螺旋状にしたものを剛体の軸で回転駆動するようにしたものである。攪拌部材７は、適宜回転することで補給現像剤収容部５ａ内の現像剤を攪拌し、又、現像剤の補給を補助する。
【００２９】
画像形成によって現像容器２内のトナーが消費されると、その消費された分に応じて現像剤カートリッジ５から現像剤が補給される。補給現像剤収容部５ａ内の現像剤は、攪拌部材７の回転力によって現像剤補給口６ａから、現像容器２の現像剤補給口２ｉに配設された補給スクリュー８へと搬送され、補給スクリュー８の回転に従い現像容器２内の攪拌室２ｆ側に補給される。このようにして、現像剤カートリッジ５から現像装置１に補給現像剤が補給される。
【００３０】
また、トナー（及びキャリア）の補給量は補給スクリュー８の回転数によっておおよそ定められるが、この回転数はトナー補給量制御手段によって定められる。トナー補給量制御の方法としては、二成分現像剤のトナー濃度を光学的あるいは磁気的に検知する方法や、感光ドラム１２８上の基準潜像を現像してそのトナー像の濃度を検知する方法など様々な方法があり、いずれかの方法を適宜選択することが可能である。
【００３１】
画像形成によるトナーの消費とトナー補給量制御手段による現像剤の補給によって、過剰になった現像容器２内の二成分現像剤は、攪拌室２ｆ側に設けられた現像剤排出口２ｄから排出され、現像剤回収口６ｂから回収現像剤収容部５ｂへ回収される。
【００３２】
図２に示すように、現像剤補給口６ａ及び現像容器２の現像剤補給口２ｉは、現像剤カートリッジ５の挿入方向で現像容器２の軸方向奥側寄りにあり、現像剤回収口６ｂ及び現像容器２の現像剤排出口２ｄは現像剤補給口６ａよりも更に奥側に位置する。即ち、現像容器２の攪拌室２ｆ側に設けられた現像剤排出口２ｄは、現像容器２内の現像剤の循環方向において、現像剤補給口２ｉの上流側に位置している。現像剤補給口２ｉから現像容器２に補給されたフレッシュなキャリアを含む現像剤は、攪拌室２ｆに循環されてきた現像剤と混合攪拌されながら攪拌室２ｆを奥側から手前側に搬送されて現像室２ｅに至る。現像室２ｅに循環されてきた現像剤は、現像室２ｆを手前側から奥側に搬送されながら現像スリーブ３に供給され、再び攪拌室２ｆに至る。攪拌室２ｆに循環されてきた現像剤のうち、余剰現像剤は現像剤排出口２ｄから排出され、それ以外の現像剤は前述の経路を再び循環される。現像剤排出口２ｄから排出された余剰現像剤は、現像剤回収口６ｂから回収現像剤収容部５ｂに回収される。回収現像剤収容部５ｂに回収された現像剤は大半が現像装置１内で画像形成を繰り返した古いキャリアを含む現像剤である。このようにして現像容器２内の二成分現像剤の入れ替えが徐々に行われる。
【００３３】
ここで、図３及び図４を用いて、排出口に隣接する第二搬送スクリュー２ｂによる現像剤の剤面（上面）の変化について説明する。
【００３４】
図３及び図４は、現像装置１の現像剤排出口２ｄ付近を攪拌室２ｆ側から見た模式図である。図３に示す搬送スクリューは、比較例としての搬送スクリューであり、螺旋状の羽根が１条の単条スクリューである。図４に示す搬送スクリューは、本実施形態に係る搬送スクリューであり、螺旋状の羽根が複数条の多条スクリューとして、ここでは螺旋状の羽根が３条の多条スクリューを例示している。
【００３５】
まず図３に示す単条スクリューについて説明する。図３に示す第二搬送スクリュー２ｂの羽根２２は、回転軸２１の軸方向の間隔がピッチＬの螺旋形状をしている。したがって、この搬送スクリューが１回転すると、現像剤は前記羽根２２のピッチＬ分だけ軸方向に搬送される。この現像容器２内における現像剤の剤面（上面）は、図３に示すように、羽根２２の部分が凸形状になり、羽根２２，２２間は凹形状になる。すなわち、現像剤の剤面は、凸形状の間のピッチもＬとなる波状の凹凸形状になる。
【００３６】
この図３に示す搬送スクリュー２ｂによる現像剤の剤面の凹凸形状は、温湿度や現像剤の劣化状態が変動して現像剤の流動性が変動すると、これに伴って変化する。例えば、現像剤の流動性が高くなると剤面の凹凸差は小さくなり、流動性が低くなると剤面の凹凸差は大きくなる。この剤面の凹凸の高さを平均した平均剤面高さが、現像容器内の現像剤の総量を決定する要因となるが、現像容器内の現像剤の剤面の上限は排出口２ｄの位置で規定されている。このため、剤面の凹凸差が小さい場合に比べて、凹凸差が大きい場合の方が、現像容器内の現像剤が排出口２ｄから排出された際の剤面の凹凸差の変動が大きくなる。よって現像剤の剤面の凹凸差が大きい場合の方が、現像容器内の現像剤の総量の変動も大きくなる。現像容器内の現像剤の総量の変動が大きいと、その変動に倣って現像容器内におけるトナーへの帯電性能が大きく変化するため、現像装置における現像性能が不安定になってしまうという問題がある。従って、剤面の凹凸差が大きい程、現像装置の現像性能が不安定になり易くなる。
【００３７】
一方、前述した現像容器内の現像剤の剤面の凹凸差を小さくするだけならば、搬送スクリュー２ｂの羽根２２のピッチＬを小さくすれば良い。しかしながら、搬送スクリュー２ｂのピッチを小さくするだけでは、搬送スクリュー２ｂの１回転あたりの現像剤の搬送量が低下してしまう。このため、搬送スクリュー２ｂのピッチを小さくしても、現像剤の搬送量を低下させないようにする（例えばピッチを小さくする前と同量の現像剤を搬送する）には、搬送スクリュー２ｂの回転を速くしなければならない。しかし、搬送スクリューの回転を高速にすると、搬送スクリューの軸受部との摩擦のために現像装置内の昇温につながり、軸受部にトナーが融着するなどして搬送スクリューがロックしてしまう恐れがある。
【００３８】
そこで、本実施形態では前述したように、排出口２ｄに隣接する第二搬送スクリュー２ｂを、螺旋状の羽根２２を複数条有する多条スクリューとしている。これにより、現像容器内の現像剤の流動性が変化しても、搬送スクリューの回転速度を上げることなく、現像容器内の現像剤の量を安定的に維持することができる。なお、本実施形態の第一搬送スクリュー２aは、単条の通常のスクリューを用いているが、多条スクリューにしても良い。
【００３９】
図４に示すように、本実施形態では、排出口２ｄに隣接する第二搬送スクリュー２ｂは、回転軸２１に３条の螺旋状の羽根２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃが設けられている。各羽根２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃのピッチは、図３に示す搬送スクリュー２１の羽根２２のピッチＬと同様になっているが、各羽根のピッチ間には他の２条の羽根が一定の間隔で設けられている。すなわち、羽根２２Ａ，２２Ａ間には羽根２２Ｂ，２２Ｃが、羽根２２Ｂ，２２Ｂ間には羽根２２Ｃ，２２Ａが、羽根２２Ｃ，２２Ｃ間には羽根２２Ａ，２２Ｂが一定の設けられている。このため、隣接する羽根２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ間のピッチは単条スクリューの同ピッチに比べてＬ／３となる。よって、図４に示す多条スクリューによる現像剤の剤面（上面）の凹凸差を、図３に示す単条スクリューに比べて、１／３にすることができる。このように、螺旋状の羽根を複数条有する多条スクリューを用いることで、現像剤の剤面をほぼ平らな状態にすることができる。
【００４０】
上述したように、排出口２ｄに隣接する第二搬送スクリューの螺旋状の羽根を多条にすることで、現像容器２内の現像剤の流動性が変化しても、搬送スクリューの回転速度を上げることなく、現像容器２内の現像剤の量を安定的に維持することができる。よって、現像容器内の現像剤の総量が大きく変動することによるトナーへの帯電性能の変化を抑止することができ、現像装置における現像性能が安定する。
【００４１】
〔第２実施形態〕
次に図６及び図７を用いて第２実施形態に係る現像装置について説明する。なお、画像形成装置全体の概略構成は前述した実施形態と同様であるため、ここでは詳しい説明は省略する。
【００４２】
本実施形態に係る現像装置は、図６及び図７に示すように、現像剤の循環経路を構成する現像室２ｅと攪拌室２ｆが隔壁２ｇによって上下に仕切られた現像容器２を有している。そして、現像剤排出口２ｄが攪拌室２ｆの上部に設けられた現像室２ｅの現像剤搬送方向下流側に設けられた構成となっている。以下、詳しく説明する。なお、前述した実施形態と同等の機能を有する部材には同一の符号を付して説明する。
【００４３】
図６は、第２実施形態における現像装置１の鉛直方向で切断した模式的断面図である。
【００４４】
現像室２ｅ及び攪拌室２ｆには、現像剤を攪拌しながら循環搬送するための搬送部材として、第一搬送スクリュー２ａ及び第二搬送スクリュー２ｂがそれぞれ配置されている。
【００４５】
また現像剤排出口２ｄが隣接する第一搬送スクリュー２ａは、螺旋状の羽根２２を複数条有する多条スクリューとなっている。ここでは、２条の羽根２２Ａ，２２Ｂを有する多条スクリューを例示している。図７に示すように、第一搬送スクリュー２ａは、螺旋状の羽根の巻き方向を、第二搬送スクリュー２ｂとは逆向きにしたスクリュー構造となっている。第一搬送スクリュー２ａは、現像室２ｆ内の底部に設けられ、攪拌室２ｆ内に設けられた第二搬送スクリュー２ｂとほぼ平行に配設されている。第一搬送スクリュー２ａは、第二搬送スクリュー２ｂと同方向に回転して現像室２ｅ内の現像剤を第二搬送スクリュー２ｂとは反対方向に搬送する。
【００４６】
このようにして、第一及び第二搬送スクリュー２ａ，２ｂの回転による搬送によって、現像剤が、隔壁２ｇの現像剤搬送方向で両端部に設けられた開口部（連通部）１１，１２を通じて、現像室２ｅと攪拌室２ｆとの間で循環される。
【００４７】
上部の現像室２ｅ内において、第一搬送スクリュー２ａは、下部の攪拌室２ｆより搬送されてくる現像剤を、循環搬送しながら現像スリーブ３に供給する。そして、現像スリーブ３に供給されなかった現像剤は循環搬送されて、連通部１２から再び攪拌室２ｅに搬送される。
【００４８】
現像室２ｅより規制ブレード２ｈの規制を受けて現像スリーブ３に供給された現像剤は、感光ドラム１２８との対向部である現像領域に搬送される。そして、現像領域を通過後、現像に供されなかった現像剤を現像スリーブ３の回転によって攪拌室２ｆに戻す。
【００４９】
また、下部の攪拌室２ｆ内において、第二搬送スクリュー２ｂは、現像剤カートリッジ５より現像剤補給口（不図示）を通って攪拌室２ｆ内の現像剤搬送方向上流側に供給される現像剤を攪拌しながら搬送する。更に第二搬送スクリュー２ｂは、連通部１２を通過して現像室２ｅより搬送されてくる現像剤と、現像スリーブ３より搬送されてくる現像後の現像剤も攪拌しながら搬送し、現像剤のトナー濃度を均一化して現像室２ｅに搬送する。
【００５０】
このように、本実施形態に係る現像装置１では、現像室２ｅにて現像スリーブ３への現像剤の供給を行い、攪拌室２ｅにて現像スリーブ３からの現像剤の回収を行う。そして、現像室２ｅ、攪拌室２ｆにおける現像剤循環方向（現像剤搬送方向）に対して、現像スリーブ３への現像剤の供給や回収といった動作を行う領域を画像領域とする。
【００５１】
つまり、現像スリーブ３に担持されて現像領域に搬送され、現像に供された後、現像領域において現像に供されないで残った現像剤は、現像スリーブ３の回転に伴って現像室２ｅ側ではなく、攪拌室２ｆ側に回収される。このため、現像室２ｅ内には常に攪拌室２ｆで十分攪拌された現像剤のみが存在する。
【００５２】
よって、現像スリーブ３には常に均一な濃度の現像剤が供給され、スラスト方向の画像ムラや濃度差のない均一な画像を得ることができる。
【００５３】
上述したように、現像装置１は、現像室２ｅと攪拌室２ｆとが鉛直方向上下に配置されている。このため、現像剤は現像室２ｅから攪拌室２ｆへは上から下へ落下され、攪拌室２ｆから現像室２ｅへは端部に溜まった現像剤の圧力により下から上へと押し上げられる。現像装置１は、このようにして現像剤が現像容器２内を循環搬送されるものである。
【００５４】
従って、図７に示すように現像剤が攪拌室２ｆから現像室２ｅへ受け渡された後に、現像室２ｅにおいては、そのまま第一搬送スクリュー２ａの軸方向に搬送されるものと、途中で現像スリーブ３に供給され、現像領域を通過後攪拌室２ｅに回収される成分が存在する。この現像スリーブ３への現像剤の受け渡しが画像領域のほぼ全体にわたってなされる。このため、現像室２ｅ内において第一搬送スクリュー２ａにより搬送される現像剤の量は、上流端から下流端に行くに従い減少し、現像装置１内の現像剤の分布には片寄りが存在しやすくコート不良といった問題を生じやすい。
【００５５】
このような片寄りを軽減させるためには、現像スリーブ３が現像室２ｅから攪拌室２ｆに現像剤を送る量より、第一搬送スクリュー２ａによって搬送される現像剤の量が多いほど良い。
【００５６】
第一搬送スクリュー２ａによる現像剤の搬送量を多くするためには、搬送スクリューのピッチを大きくしたり、回転数を上げることが考えられる。しかし、この場合、前述したように、搬送スクリューのピッチを大きくするだけでは、現像容器内の現像剤の総量の変動が大きくなり、また搬送スクリューの回転数を上げると、摩擦による装置内が昇温してしまう。
【００５７】
そこで、本実施形態では、前述したように、現像室２ｅ内において第一搬送スクリュー２ａは、２条の螺旋状の羽根２２Ａ，２２Ｂを有する多条スクリューとしている。これにより、各羽根のピッチを大きくして、搬送スクリューによる現像剤の搬送量を多くすることができる。更に、各羽根のピッチ間に他の羽根が配置されて隣接する羽根の間の間隔を小さくして、搬送スクリューの回転速度を上げることなく、現像容器内の現像剤の量を安定的に維持することもできる。なお、本実施形態の第二搬送スクリュー２bは、単条の通常のスクリューを用いているが、多条スクリューにしても良い。
【００５８】
〔他の実施形態〕
前述した実施形態では、１つの像担持体に対して１つの現像装置で現像を行う画像形成装置を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、１つの像担持体に対して複数の現像装置で現像を行う画像形成装置や、１つの像担持体に対して１つの現像装置で現像を行う画像形成部を複数有する画像形成装置など、その他の画像形成装置であっても良い。これらの画像形成装置における現像装置に本発明を適用しても同様の効果を得ることができる。
【００５９】
また前述した実施形態では、螺旋状の羽根を複数条有する多条スクリューとして、３条の多条スクリューと、２条の多条スクリューを例示したが、螺旋状の羽根の数は適宜設定すれば良く、これらに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】第１実施形態に係る現像装置、補給容器及び回収容器を示す断面図である。
【図２】第１実施形態に係る補給容器及び回収容器を示す斜視図である。
【図３】比較例に係る現像容器の現像剤面を示す模式断面図である。
【図４】第１実施形態に係る現像容器（攪拌室）の現像剤面を示す模式断面図である。
【図５】第１実施形態に係る現像装置を有する画像形成装置を示す模式断面図である。
【図６】第２実施形態に係る現像装置、補給カートリッジを示す模式断面図である。
【図７】第２実施形態に係る現像容器の現像剤面を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ …現像装置
２ …現像容器
２ａ …第一搬送スクリュー
２ｂ …第二搬送スクリュー
２ｄ …現像剤排出口
２ｅ …現像室
２ｆ …攪拌室
２ｇ …隔壁
２ｈ …規制ブレード
２ｉ …現像剤補給口
３ …現像スリーブ
４ …マグネットローラ
５ …現像剤カートリッジ
５ａ …補給容器
５ｂ …回収容器
６ａ …現像剤補給口
６ｂ …現像剤回収口
２１ …回転軸
２２ …羽根
１２８ …感光ドラム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャリアとトナーのニ成分からなる現像剤を用いる現像装置に関し、特に現像剤の補給に伴う余剰現像剤を排出する現像装置及びこの現像装置を有する複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、乾式現像方式において、非磁性トナーと磁性キャリアとを混合して現像剤として使用する二成分現像方式が広く利用されている。
【０００３】
二成分現像方式は現在提案されている他の現像方式と比較して、画質の安定性や装置の耐久性などの長所を備えている一方、長期使用による現像剤の劣化、特にキャリアの劣化が不可避であった。
【０００４】
そこでキャリアとトナーの二成分からなる現像剤を現像容器内に補給して帯電性能の低下した劣化現像剤を現像容器より排出し、帯電性能の低下を抑制できるようにした現像装置が提案されている。
【０００５】
たとえば特許文献１によると、消費されるトナーの補給とは別に新しいキャリアを現像容器内に補給している。更に補給に伴う現像容器内の余剰現像剤を、現像容器に設けた排出口から排出し、現像容器内の現像剤の量を一定に保つようにしている。このようにキャリアを含む現像剤の補給と余剰現像剤の排出が繰り返し行われることによって現像容器内の新旧現像剤の置換が行われていく。これにより現像剤の帯電性能を維持し、画質の低下を抑えるようにしている。
【０００６】
【特許文献１】特公平２−２１５９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、従来の現像装置では、図３に示すように、現像容器内の現像剤が、回転軸２１に螺旋状の羽根２２が設けられた搬送スクリューによって攪拌しながら搬送されている。このため、現像容器内の現像剤の剤面（上面）は、搬送スクリューの螺旋状の羽根２２の形状に起因し、波状の凹凸を形成する。この剤面の凹凸間の高さの差（以下、凹凸差という）は、温湿度や現像剤の劣化状態が変動して現像剤の流動性が変動すると、これに伴って変化する。例えば、現像剤の流動性が高くなると剤面の凹凸差は小さくなり、流動性が低くなると剤面の凹凸差は大きくなる。この剤面の凹凸の高さを平均した平均剤面高さが、現像容器内の現像剤の総量を決定する要因となるが、現像容器内の現像剤の剤面の上限は排出口２ｄの位置で規定されている。このため、剤面の凹凸差が小さい場合に比べて、凹凸差が大きい場合の方が、現像容器内の現像剤が排出口２ｄから排出された際の剤面の凹凸差の変動が大きくなる。よって現像剤の剤面の凹凸差が大きい場合の方が、現像容器内の現像剤の総量の変動も大きくなる。現像容器内の現像剤の総量の変動が大きいと、その変動に倣って現像容器内におけるトナーへの帯電性能が大きく変化するため、現像装置における現像性能が不安定になってしまうという問題がある。従って、剤面の凹凸差が大きい程、現像装置の現像性能が不安定になり易くなる。
【０００８】
一方、前述した現像容器内の現像剤の剤面の凹凸差を小さくするために、搬送スクリューの羽根２２のピッチＬを小さくすることが考えられる。しかしながら、搬送スクリューのピッチを小さくするだけでは、搬送スクリューの１回転あたりの現像剤の搬送量が低下してしまう。このため、搬送スクリューのピッチを小さくしても、現像剤の搬送量を低下させないようにする（例えばピッチを小さくする前と同量の現像剤を搬送する）には、搬送スクリューの回転を速くしなければならない。しかし、搬送スクリューの回転を高速にすると、搬送スクリューの軸受部との摩擦のために現像装置内の昇温につながり、軸受部にトナーが融着するなどして搬送スクリューがロックしてしまう恐れがある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、現像容器内に二成分現像剤を補給し、現像容器内から余剰現像剤を排出させる現像装置において、搬送スクリューの回転速度を上げることなく、現像容器内の現像剤の量に安定的に維持することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明は、キャリアとトナーを含む現像剤を収容し前記現像剤の循環経路を構成する現像室と攪拌室とに仕切られた現像容器と、前記現像室内の現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、前記現像容器への現像剤の補給に伴う余剰現像剤を前記現像容器から排出するための排出口と、前記現像容器内の現像剤を攪拌しながら循環搬送するための搬送部材と、を有する現像装置であって、前記排出口に隣接する搬送部材は、螺旋状の羽根を複数条有する多条スクリューであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、現像容器内の現像剤の流動性が変化しても、搬送部材の回転速度を上げることなく、現像容器内の現像剤の量を安定的に維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１３】
〔第１実施形態〕
第１実施形態に係る現像装置を有する画像形成装置について説明する。
【００１４】
まず、図５を用いて、画像形成装置全体の動作について説明する。画像形成装置は、像担持体として、ドラム状の電子写真感光体（以下、感光ドラムという）１２８を有する。感光ドラム１２８はその表面が帯電器１２１によって帯電される。帯電された感光ドラム１２８の表面をレーザ１２２によって露光することで、感光ドラム１２８上に静電潜像が形成される。この潜像を現像装置１によって現像することで感光ドラム１２８上に現像剤像（トナー像）が形成される。
【００１５】
このトナー像は、転写帯電器１２３による転写バイアスによって、転写ベルト１２４によって搬送される記録紙（記録媒体）１２７に転写される。トナー像が転写された記録紙１２７は転写ベルト１２４から剥離され、定着器１２５によって加圧及び加熱され、永久画像を得る。なお、転写後に感光ドラム１２８上に残ったトナーはクリーナ１２６により除去され、次の画像形成に備える。
【００１６】
次に図１を用いて、現像装置１について詳しく説明する。
【００１７】
現像装置１は、非磁性トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤を収容する現像容器２を有している。ここでは、現像容器２に収容された二成分現像剤の混合比は重量比でおよそ１：９程度となっている。この比はトナーの帯電量、キャリアの粒径、画像形成装置の構成などで適正に調整されるべきものであって、必ずしもこの数値に限定されるものではない。
【００１８】
現像装置１は、感光ドラム１２８に対向した現像領域が開口しており、この開口部に一部露出するようにして現像剤担持体である現像スリーブ３が回転可能に配置されている。現像スリーブ３は、非磁性材料で構成され、磁界発生手段である固定のマグネットローラ４を内包している。現像スリーブ３は、現像動作時には図１の矢印方向に回転し、現像容器２内の二成分現像剤を層状に保持して感光ドラム１２８と対向する現像領域に搬送し、感光ドラム１２８に形成されている静電潜像を現像する。静電潜像を現像した後の現像剤は、現像スリーブ３の回転にしたがって搬送され、現像容器２内に回収される。なお、現像スリーブ３に保持された二成分現像剤は、規制ブレード２ｈによって層厚が規制されて現像領域に搬送される。
【００１９】
現像容器２は、隔壁２ｇによって現像室と撹拌室とに仕切られ、現像剤の循環経路を構成している。現像容器２において、現像スリーブ３に近い側が現像室２ｅであり、遠い側が攪拌室２ｆである。前記現像スリーブ３は現像室内の現像剤を担持して搬送する。現像室２ｅには、第一の搬送部材である第一搬送スクリュー２ａが配置されている。攪拌室２ｆには、第二の搬送部材である第二搬送スクリュー２ｂが配置されている。現像容器２内の現像剤は、第一搬送スクリュー２ａ及び第二搬送スクリュー２ｂにより混合撹拌されながら、現像容器２内を循環搬送される。ここでは、現像剤は、現像室２ｅ側では第一搬送スクリュー２ａによって図１の手前側から奥側に搬送され、攪拌室２ｆ側では第二搬送スクリュー２ｂによって図１の奥側から手前側に搬送されて、現像容器２内を循環搬送される。
【００２０】
この現像容器２には、現像剤カートリッジ５の補給容器５ａからトナーとキャリアを含んだ二成分現像剤が適宜補給される。この補給現像剤のトナー及びキャリアの混合比は、重量比で９：１程度であるが、特にこの数値に限定されるものではない。即ち補給現像剤は、現像容器２内の二成分現像剤の混合比に対してトナー量が圧倒的に多く、画像形成によって消費されたトナーを補う際に、微量のキャリアを徐々に補給していくことになる。
【００２１】
補給される現像剤のキャリアの比が多くなれば同じ量のトナー補給でキャリアの入れ替わり量が多くなり、現像装置１内の二成分現像剤はフレッシュな状態に近づくが、その分キャリアの消費量が多くなる。このため、それぞれの装置において適当な混合比を別途定めるのが好ましい。
【００２２】
画像形成によるトナーの消費とトナー補給量制御手段（不図示）による現像剤の補給を繰り返すと、現像容器２内にはトナー補給時に共に補給されたキャリアが増加する。二成分現像剤のトナー濃度はトナー補給量制御手段によって略一定に保たれているので、現像容器２内の現像剤量が増加することになる。この現像容器２内において過剰になった二成分現像剤は、現像容器２の攪拌室２ｆに設けられた現像剤排出口２ｄから排出され、補給容器５ａと一体化された回収容器５ｂに回収される。
【００２３】
ここで、現像剤の補給と、現像剤の回収について詳しく説明する。
【００２４】
図１に示すように、補給トナー及びキャリアが収容された補給容器５ａと現像容器２内の過剰現像剤（余剰現像剤）を回収するための回収容器５ｂとは、一体化されて現像剤カートリッジ５を構成している。
【００２５】
現像剤カートリッジ５は、図２に示すように、補給容器部分である略円筒形の補給現像剤収容部５ａと、回収容器部分である回収現像剤収容部５ｂとで構成され、画像形成装置本体から容易に脱着可能である。
【００２６】
現像剤カートリッジ５を画像形成装置に手前側から挿入すると、シャッター機構６ｄがスライドして、現像容器２側の現像剤排出口２ｄと対向する現像剤回収口６ｂが開口する。更に現像剤カートリッジ５の手前側の把手５ｃを右側にひねることで、回収現像剤収容部５ｂが画像形成装置本体に固定されたまま補給現像剤収容部５ａが回転し、現像容器２側の現像剤補給口２ｉと連絡した現像剤補給口６ａが開口する。
【００２７】
尚、現像剤カートリッジ５を画像形成装置から離脱する際には把手５ｃを左側にひねることで両補給口６ａ，２ｉが閉じ、内包する粉体（現像剤）が外部にもれることはない。
【００２８】
また、補給現像剤収容部５ａ内には、現像剤を攪拌するための攪拌部材７が内蔵されている。攪拌部材７は樹脂フィルムなどを螺旋状にしたものを剛体の軸で回転駆動するようにしたものである。攪拌部材７は、適宜回転することで補給現像剤収容部５ａ内の現像剤を攪拌し、又、現像剤の補給を補助する。
【００２９】
画像形成によって現像容器２内のトナーが消費されると、その消費された分に応じて現像剤カートリッジ５から現像剤が補給される。補給現像剤収容部５ａ内の現像剤は、攪拌部材７の回転力によって現像剤補給口６ａから、現像容器２の現像剤補給口２ｉに配設された補給スクリュー８へと搬送され、補給スクリュー８の回転に従い現像容器２内の攪拌室２ｆ側に補給される。このようにして、現像剤カートリッジ５から現像装置１に補給現像剤が補給される。
【００３０】
また、トナー（及びキャリア）の補給量は補給スクリュー８の回転数によっておおよそ定められるが、この回転数はトナー補給量制御手段によって定められる。トナー補給量制御の方法としては、二成分現像剤のトナー濃度を光学的あるいは磁気的に検知する方法や、感光ドラム１２８上の基準潜像を現像してそのトナー像の濃度を検知する方法など様々な方法があり、いずれかの方法を適宜選択することが可能である。
【００３１】
画像形成によるトナーの消費とトナー補給量制御手段による現像剤の補給によって、過剰になった現像容器２内の二成分現像剤は、攪拌室２ｆ側に設けられた現像剤排出口２ｄから排出され、現像剤回収口６ｂから回収現像剤収容部５ｂへ回収される。
【００３２】
図２に示すように、現像剤補給口６ａ及び現像容器２の現像剤補給口２ｉは、現像剤カートリッジ５の挿入方向で現像容器２の軸方向奥側寄りにあり、現像剤回収口６ｂ及び現像容器２の現像剤排出口２ｄは現像剤補給口６ａよりも更に奥側に位置する。即ち、現像容器２の攪拌室２ｆ側に設けられた現像剤排出口２ｄは、現像容器２内の現像剤の循環方向において、現像剤補給口２ｉの上流側に位置している。現像剤補給口２ｉから現像容器２に補給されたフレッシュなキャリアを含む現像剤は、攪拌室２ｆに循環されてきた現像剤と混合攪拌されながら攪拌室２ｆを奥側から手前側に搬送されて現像室２ｅに至る。現像室２ｅに循環されてきた現像剤は、現像室２ｆを手前側から奥側に搬送されながら現像スリーブ３に供給され、再び攪拌室２ｆに至る。攪拌室２ｆに循環されてきた現像剤のうち、余剰現像剤は現像剤排出口２ｄから排出され、それ以外の現像剤は前述の経路を再び循環される。現像剤排出口２ｄから排出された余剰現像剤は、現像剤回収口６ｂから回収現像剤収容部５ｂに回収される。回収現像剤収容部５ｂに回収された現像剤は大半が現像装置１内で画像形成を繰り返した古いキャリアを含む現像剤である。このようにして現像容器２内の二成分現像剤の入れ替えが徐々に行われる。
【００３３】
ここで、図３及び図４を用いて、排出口に隣接する第二搬送スクリュー２ｂによる現像剤の剤面（上面）の変化について説明する。
【００３４】
図３及び図４は、現像装置１の現像剤排出口２ｄ付近を攪拌室２ｆ側から見た模式図である。図３に示す搬送スクリューは、比較例としての搬送スクリューであり、螺旋状の羽根が１条の単条スクリューである。図４に示す搬送スクリューは、本実施形態に係る搬送スクリューであり、螺旋状の羽根が複数条の多条スクリューとして、ここでは螺旋状の羽根が３条の多条スクリューを例示している。
【００３５】
まず図３に示す単条スクリューについて説明する。図３に示す第二搬送スクリュー２ｂの羽根２２は、回転軸２１の軸方向の間隔がピッチＬの螺旋形状をしている。したがって、この搬送スクリューが１回転すると、現像剤は前記羽根２２のピッチＬ分だけ軸方向に搬送される。この現像容器２内における現像剤の剤面（上面）は、図３に示すように、羽根２２の部分が凸形状になり、羽根２２，２２間は凹形状になる。すなわち、現像剤の剤面は、凸形状の間のピッチもＬとなる波状の凹凸形状になる。
【００３６】
この図３に示す搬送スクリュー２ｂによる現像剤の剤面の凹凸形状は、温湿度や現像剤の劣化状態が変動して現像剤の流動性が変動すると、これに伴って変化する。例えば、現像剤の流動性が高くなると剤面の凹凸差は小さくなり、流動性が低くなると剤面の凹凸差は大きくなる。この剤面の凹凸の高さを平均した平均剤面高さが、現像容器内の現像剤の総量を決定する要因となるが、現像容器内の現像剤の剤面の上限は排出口２ｄの位置で規定されている。このため、剤面の凹凸差が小さい場合に比べて、凹凸差が大きい場合の方が、現像容器内の現像剤が排出口２ｄから排出された際の剤面の凹凸差の変動が大きくなる。よって現像剤の剤面の凹凸差が大きい場合の方が、現像容器内の現像剤の総量の変動も大きくなる。現像容器内の現像剤の総量の変動が大きいと、その変動に倣って現像容器内におけるトナーへの帯電性能が大きく変化するため、現像装置における現像性能が不安定になってしまうという問題がある。従って、剤面の凹凸差が大きい程、現像装置の現像性能が不安定になり易くなる。
【００３７】
一方、前述した現像容器内の現像剤の剤面の凹凸差を小さくするだけならば、搬送スクリュー２ｂの羽根２２のピッチＬを小さくすれば良い。しかしながら、搬送スクリュー２ｂのピッチを小さくするだけでは、搬送スクリュー２ｂの１回転あたりの現像剤の搬送量が低下してしまう。このため、搬送スクリュー２ｂのピッチを小さくしても、現像剤の搬送量を低下させないようにする（例えばピッチを小さくする前と同量の現像剤を搬送する）には、搬送スクリュー２ｂの回転を速くしなければならない。しかし、搬送スクリューの回転を高速にすると、搬送スクリューの軸受部との摩擦のために現像装置内の昇温につながり、軸受部にトナーが融着するなどして搬送スクリューがロックしてしまう恐れがある。
【００３８】
そこで、本実施形態では前述したように、排出口２ｄに隣接する第二搬送スクリュー２ｂを、螺旋状の羽根２２を複数条有する多条スクリューとしている。これにより、現像容器内の現像剤の流動性が変化しても、搬送スクリューの回転速度を上げることなく、現像容器内の現像剤の量を安定的に維持することができる。なお、本実施形態の第一搬送スクリュー２aは、単条の通常のスクリューを用いているが、多条スクリューにしても良い。
【００３９】
図４に示すように、本実施形態では、排出口２ｄに隣接する第二搬送スクリュー２ｂは、回転軸２１に３条の螺旋状の羽根２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃが設けられている。各羽根２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃのピッチは、図３に示す搬送スクリュー２１の羽根２２のピッチＬと同様になっているが、各羽根のピッチ間には他の２条の羽根が一定の間隔で設けられている。すなわち、羽根２２Ａ，２２Ａ間には羽根２２Ｂ，２２Ｃが、羽根２２Ｂ，２２Ｂ間には羽根２２Ｃ，２２Ａが、羽根２２Ｃ，２２Ｃ間には羽根２２Ａ，２２Ｂが一定の設けられている。このため、隣接する羽根２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ間のピッチは単条スクリューの同ピッチに比べてＬ／３となる。よって、図４に示す多条スクリューによる現像剤の剤面（上面）の凹凸差を、図３に示す単条スクリューに比べて、１／３にすることができる。このように、螺旋状の羽根を複数条有する多条スクリューを用いることで、現像剤の剤面をほぼ平らな状態にすることができる。
【００４０】
上述したように、排出口２ｄに隣接する第二搬送スクリューの螺旋状の羽根を多条にすることで、現像容器２内の現像剤の流動性が変化しても、搬送スクリューの回転速度を上げることなく、現像容器２内の現像剤の量を安定的に維持することができる。よって、現像容器内の現像剤の総量が大きく変動することによるトナーへの帯電性能の変化を抑止することができ、現像装置における現像性能が安定する。
【００４１】
〔第２実施形態〕
次に図６及び図７を用いて第２実施形態に係る現像装置について説明する。なお、画像形成装置全体の概略構成は前述した実施形態と同様であるため、ここでは詳しい説明は省略する。
【００４２】
本実施形態に係る現像装置は、図６及び図７に示すように、現像剤の循環経路を構成する現像室２ｅと攪拌室２ｆが隔壁２ｇによって上下に仕切られた現像容器２を有している。そして、現像剤排出口２ｄが攪拌室２ｆの上部に設けられた現像室２ｅの現像剤搬送方向下流側に設けられた構成となっている。以下、詳しく説明する。なお、前述した実施形態と同等の機能を有する部材には同一の符号を付して説明する。
【００４３】
図６は、第２実施形態における現像装置１の鉛直方向で切断した模式的断面図である。
【００４４】
現像室２ｅ及び攪拌室２ｆには、現像剤を攪拌しながら循環搬送するための搬送部材として、第一搬送スクリュー２ａ及び第二搬送スクリュー２ｂがそれぞれ配置されている。
【００４５】
また現像剤排出口２ｄが隣接する第一搬送スクリュー２ａは、螺旋状の羽根２２を複数条有する多条スクリューとなっている。ここでは、２条の羽根２２Ａ，２２Ｂを有する多条スクリューを例示している。図７に示すように、第一搬送スクリュー２ａは、螺旋状の羽根の巻き方向を、第二搬送スクリュー２ｂとは逆向きにしたスクリュー構造となっている。第一搬送スクリュー２ａは、現像室２ｆ内の底部に設けられ、攪拌室２ｆ内に設けられた第二搬送スクリュー２ｂとほぼ平行に配設されている。第一搬送スクリュー２ａは、第二搬送スクリュー２ｂと同方向に回転して現像室２ｅ内の現像剤を第二搬送スクリュー２ｂとは反対方向に搬送する。
【００４６】
このようにして、第一及び第二搬送スクリュー２ａ，２ｂの回転による搬送によって、現像剤が、隔壁２ｇの現像剤搬送方向で両端部に設けられた開口部（連通部）１１，１２を通じて、現像室２ｅと攪拌室２ｆとの間で循環される。
【００４７】
上部の現像室２ｅ内において、第一搬送スクリュー２ａは、下部の攪拌室２ｆより搬送されてくる現像剤を、循環搬送しながら現像スリーブ３に供給する。そして、現像スリーブ３に供給されなかった現像剤は循環搬送されて、連通部１２から再び攪拌室２ｅに搬送される。
【００４８】
現像室２ｅより規制ブレード２ｈの規制を受けて現像スリーブ３に供給された現像剤は、感光ドラム１２８との対向部である現像領域に搬送される。そして、現像領域を通過後、現像に供されなかった現像剤を現像スリーブ３の回転によって攪拌室２ｆに戻す。
【００４９】
また、下部の攪拌室２ｆ内において、第二搬送スクリュー２ｂは、現像剤カートリッジ５より現像剤補給口（不図示）を通って攪拌室２ｆ内の現像剤搬送方向上流側に供給される現像剤を攪拌しながら搬送する。更に第二搬送スクリュー２ｂは、連通部１２を通過して現像室２ｅより搬送されてくる現像剤と、現像スリーブ３より搬送されてくる現像後の現像剤も攪拌しながら搬送し、現像剤のトナー濃度を均一化して現像室２ｅに搬送する。
【００５０】
このように、本実施形態に係る現像装置１では、現像室２ｅにて現像スリーブ３への現像剤の供給を行い、攪拌室２ｅにて現像スリーブ３からの現像剤の回収を行う。そして、現像室２ｅ、攪拌室２ｆにおける現像剤循環方向（現像剤搬送方向）に対して、現像スリーブ３への現像剤の供給や回収といった動作を行う領域を画像領域とする。
【００５１】
つまり、現像スリーブ３に担持されて現像領域に搬送され、現像に供された後、現像領域において現像に供されないで残った現像剤は、現像スリーブ３の回転に伴って現像室２ｅ側ではなく、攪拌室２ｆ側に回収される。このため、現像室２ｅ内には常に攪拌室２ｆで十分攪拌された現像剤のみが存在する。
【００５２】
よって、現像スリーブ３には常に均一な濃度の現像剤が供給され、スラスト方向の画像ムラや濃度差のない均一な画像を得ることができる。
【００５３】
上述したように、現像装置１は、現像室２ｅと攪拌室２ｆとが鉛直方向上下に配置されている。このため、現像剤は現像室２ｅから攪拌室２ｆへは上から下へ落下され、攪拌室２ｆから現像室２ｅへは端部に溜まった現像剤の圧力により下から上へと押し上げられる。現像装置１は、このようにして現像剤が現像容器２内を循環搬送されるものである。
【００５４】
従って、図７に示すように現像剤が攪拌室２ｆから現像室２ｅへ受け渡された後に、現像室２ｅにおいては、そのまま第一搬送スクリュー２ａの軸方向に搬送されるものと、途中で現像スリーブ３に供給され、現像領域を通過後攪拌室２ｅに回収される成分が存在する。この現像スリーブ３への現像剤の受け渡しが画像領域のほぼ全体にわたってなされる。このため、現像室２ｅ内において第一搬送スクリュー２ａにより搬送される現像剤の量は、上流端から下流端に行くに従い減少し、現像装置１内の現像剤の分布には片寄りが存在しやすくコート不良といった問題を生じやすい。
【００５５】
このような片寄りを軽減させるためには、現像スリーブ３が現像室２ｅから攪拌室２ｆに現像剤を送る量より、第一搬送スクリュー２ａによって搬送される現像剤の量が多いほど良い。
【００５６】
第一搬送スクリュー２ａによる現像剤の搬送量を多くするためには、搬送スクリューのピッチを大きくしたり、回転数を上げることが考えられる。しかし、この場合、前述したように、搬送スクリューのピッチを大きくするだけでは、現像容器内の現像剤の総量の変動が大きくなり、また搬送スクリューの回転数を上げると、摩擦による装置内が昇温してしまう。
【００５７】
そこで、本実施形態では、前述したように、現像室２ｅ内において第一搬送スクリュー２ａは、２条の螺旋状の羽根２２Ａ，２２Ｂを有する多条スクリューとしている。これにより、各羽根のピッチを大きくして、搬送スクリューによる現像剤の搬送量を多くすることができる。更に、各羽根のピッチ間に他の羽根が配置されて隣接する羽根の間の間隔を小さくして、搬送スクリューの回転速度を上げることなく、現像容器内の現像剤の量を安定的に維持することもできる。なお、本実施形態の第二搬送スクリュー２bは、単条の通常のスクリューを用いているが、多条スクリューにしても良い。
【００５８】
〔他の実施形態〕
前述した実施形態では、１つの像担持体に対して１つの現像装置で現像を行う画像形成装置を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、１つの像担持体に対して複数の現像装置で現像を行う画像形成装置や、１つの像担持体に対して１つの現像装置で現像を行う画像形成部を複数有する画像形成装置など、その他の画像形成装置であっても良い。これらの画像形成装置における現像装置に本発明を適用しても同様の効果を得ることができる。
【００５９】
また前述した実施形態では、螺旋状の羽根を複数条有する多条スクリューとして、３条の多条スクリューと、２条の多条スクリューを例示したが、螺旋状の羽根の数は適宜設定すれば良く、これらに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】第１実施形態に係る現像装置、補給容器及び回収容器を示す断面図である。
【図２】第１実施形態に係る補給容器及び回収容器を示す斜視図である。
【図３】比較例に係る現像容器の現像剤面を示す模式断面図である。
【図４】第１実施形態に係る現像容器（攪拌室）の現像剤面を示す模式断面図である。
【図５】第１実施形態に係る現像装置を有する画像形成装置を示す模式断面図である。
【図６】第２実施形態に係る現像装置、補給カートリッジを示す模式断面図である。
【図７】第２実施形態に係る現像容器の現像剤面を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ …現像装置
２ …現像容器
２ａ …第一搬送スクリュー
２ｂ …第二搬送スクリュー
２ｄ …現像剤排出口
２ｅ …現像室
２ｆ …攪拌室
２ｇ …隔壁
２ｈ …規制ブレード
２ｉ …現像剤補給口
３ …現像スリーブ
４ …マグネットローラ
５ …現像剤カートリッジ
５ａ …補給容器
５ｂ …回収容器
６ａ …現像剤補給口
６ｂ …現像剤回収口
２１ …回転軸
２２ …羽根
１２８ …感光ドラム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアとトナーを含む現像剤を収容し前記現像剤の循環経路を構成する現像室と攪拌室とに仕切られた現像容器と、前記現像室内の現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、前記現像容器への現像剤の補給に伴う余剰現像剤を前記現像容器から排出するための排出口と、前記現像容器内の現像剤を攪拌しながら循環搬送するための搬送部材と、を有する現像装置であって、
前記排出口に隣接する搬送部材は、螺旋状の羽根を複数条有する多条スクリューであることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記排出口が前記攪拌室に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記排出口が前記攪拌室の上部に設けられた前記現像室の現像剤搬送方向下流側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項４】
像担持体と、前記像担持体に現像剤を用いて像を形成する現像装置と、を有する画像形成装置であって、
前記現像装置として、請求項１から３のいずれか１項に記載の現像装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
キャリアとトナーを含む現像剤を収容し前記現像剤の循環経路を構成する現像室と攪拌室とに仕切られた現像容器と、前記現像室内の現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、前記現像容器への現像剤の補給に伴う余剰現像剤を前記現像容器から排出するための排出口と、前記現像容器内の現像剤を攪拌しながら循環搬送するための搬送部材と、を有する現像装置であって、
前記排出口に隣接する搬送部材は、螺旋状の羽根を複数条有する多条スクリューであることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記排出口が前記攪拌室に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記排出口が前記攪拌室の上部に設けられた前記現像室の現像剤搬送方向下流側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項４】
像担持体と、前記像担持体に現像剤を用いて像を形成する現像装置と、を有する画像形成装置であって、
前記現像装置として、請求項１から３のいずれか１項に記載の現像装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−８６１８０（Ｐ２００９−８６１８０Ａ）
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２５４４３０（Ｐ２００７−２５４４３０）
【出願日】平成１９年９月２８日（２００７．９．２８）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２８日（２００７．９．２８）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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